不同栽培模式对土壤理化性状及广西冬种马铃薯产量的影响

李丽淑 樊吴静 杨鑫 唐洲萍 谭冠宁 何虎翼

摘要：【目的】研究不同栽培模式对土壤理化性状及马铃薯产量和品质的影响，为合理推广广西冬种马铃薯栽培技术提供理论依据。【方法】以中晚熟马铃薯品种丽薯6号为试验材料，设黑膜覆盖、稻草覆盖和常规种植（对照）3种栽培模式，测定不同栽培模式下土壤的水含量、容重、孔隙度及有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量，同时观察测定马铃薯主要农艺性状，并测定马铃薯发棵期的叶片生理指标和成熟期的块茎品质。【结果】与常规种植模式相比，黑膜覆盖和稻草覆盖栽培模式均可提高土壤水含量和土壤孔隙度，降低土壤容重和固相比例，同时可提高土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量。不同栽培模式对马铃薯株高、茎粗和主茎数均无显著影响（P>0.05，下同），但黑膜覆盖模式可显著增加马铃薯的单株块茎数、单株块茎质量和大薯质量（P<0.05，下同），降低青头薯质量，从而提高马铃薯的商品薯率和产量，其商品薯率和产量较常规种植模式分别极显著提高11.26%和26.67%（P<0.01）。不同栽培模式对叶片叶绿素和可溶性糖含量及块茎干物质、淀粉和还原糖含量的影响均不显著，但黑膜覆盖模式的叶片可溶性蛋白含量和块茎维生素C含量显著高于其他模式。【结论】与常规种植模式相比，黑膜覆盖和稻草覆盖栽培模式在改善土壤理化性状及提高马铃薯产量和品质方面效果明显，其中以黑膜覆盖栽培模式的效果较优，适合在广西冬种马铃薯生产中推广应用。

关键词：马铃薯；黑膜覆盖栽培；稻草覆盖栽培；土壤理化性状；产量；品质

中图分类号：S532.044 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2018）01-0036-06

0引言

【研究意义】马铃薯是世界主要粮食作物之一，是粮、菜、饲和工业原料兼用作物。南方冬作区近几年马铃薯产业发展势头迅猛，已成为我国马铃薯产业发展的重点区域（周真珍等，2016）。广西是我国冬种马铃薯生产的重要区域之一，在冬作区马铃薯生产中发挥重要作用。目前，广西马铃薯生产中的种植方式有常规种植、黑膜覆盖种植、稻草包芯栽培和稻草免耕栽培等。因此，研究不同栽培模式下的土壤理化性质及马铃薯产量和农艺性状变化特征，对揭示栽培模式对马铃薯生长发育过程中土壤理化性状变化的影响及提高广西马铃薯栽培技术、促进其产业发展均具有重要作用。【前人研究进展】目前，关于冬种马铃薯栽培技术的研究已有较多报道。邝伟生等（2008）开展冬马铃薯5种不同栽培方式的比较试验，结果表明，少耕覆盖稻草（8 cm）栽培方式下马铃薯的总产量和单株产量最高，而传统栽培和免耕覆盖稻草（8 cm）后再盖普通地膜栽培方式下，马铃薯的总糖和蛋白质含量较高。吕巨智等（2009，2010）研究发现，免耕+盖稻草+盖膜的栽培模式可明显提高土层温度和马铃薯产量，免耕覆盖稻草后盖玉米秸秆处理的马铃薯块茎还原糖和淀粉含量最高。陆昆典等（2012）研究认为，黑膜夹层覆盖栽培技术既保留常规地膜覆盖栽培优点，又免除了破膜引苗工序，种植出的青头薯较少，增产又省工。欧勤辉（2012）研究表明，稻草加黑膜覆盖栽培方式下，马铃薯的出苗率、生长势、抗病性及产量和商品薯率等性状优于其他几种栽培模式。唐洲萍等（2012）研究发现，与垄式耕作方式相比，箱式耕作可节省工作强度，但马铃薯产量不变，并以箱式耕作同时覆盖0.5kg/ha稻草为最经济和高效的栽培方式。黄欢和罗炜斌（2015）研究发现，翻耕地膜覆盖种植方式的马铃薯产量和纯收入最高，纯收入比翻耕露地栽培增收9633.3元/ha。【本研究切入点】目前，关于不同栽培模式对土壤理化性质及马铃薯农艺性状、产量和品质等影响的系统研究尚未见报道。【拟解决的关键问题】以马铃薯品种丽薯6号为试验材料，研究黑膜覆盖、稻草覆盖和常规种植3种不同栽培模式下的土壤理化性状及冬种马铃薯产量和品质的变化特征，为不同栽培模式在广西马铃薯生产中的科学、合理推广应用提供参考依据。

1材料与方法

1.1试验材料

供试马铃薯品种为中晚熟品种丽薯6号（由云南省丽江市农业科學研究所提供），黑膜选用市售黑色农膜，厚度0.008mm，宽度1m。

1.2试验方法

试验于2016年11月～2017年3月在广西农业科学院里建试验基地进行。试验地土壤为赤红壤，前茬作物玉米。供试土壤理化性质：pH 5.1，有机质18.80 g/kg，全氮1.03 g/kg，全磷0.79 g/kg，全钾1.39g/kg，碱解氮120 mg/kg，速效磷37 mg/kg，速效钾106 mg/kg。

试验设3个不同栽培模式处理：黑膜覆盖栽培（A），放好种薯后在种薯上盖3～5cm厚度泥土，整平畦面，覆膜，再在膜上盖土3～5cm厚，防止膜被风吹走，且有利于马铃薯破膜出苗。稻草覆盖栽培（B），放好种薯后在种薯上盖3～5cm厚度泥土，整平畦面后覆稻草5～8cm厚，再在稻草上盖土3-5cm厚。常规种植（C，对照），无覆盖物，放好种薯后直接盖土10～15cm。每处理3次重复，共9个小区，随机区组设计，小区面积2.4mx5.0m，畦宽0.8m，沟宽0.4m，畦高0.2m，每小区种2畦，每畦种2行，每小区共4行，每行种植20苗，行株距0.20mx0.25m，每小区共80苗。

1.3测定项目及方法

1.3.1土壤物理性状测定于马铃薯各生长期，测定各小区0～10、10～20和20～30 cm土层的水含量；结薯期测定10～20 cm土层的土壤容重和孔隙度，并计算土壤三相比。其中，土壤水含量采用烘干法测定，土壤孔隙度采用环刀法测定。

1.3.2土壤化学性状测定于马铃薯各生长期，采集10-20 cm土层土壤，风干，过筛，测定土壤有机质、碱解氮、速效磷及速效钾含量（鲁如坤，2000）。其中，土壤有机质含量采用稀释热法测定，碱解氮含量采用碱解扩散法测定，速效磷含量采用钼蓝比色法测定，速效钾含量采用火焰光度法测定。

1.3.3马铃薯农艺性状调查于马铃薯各生长期调查并测定其各项农艺性状。

1.3.4马铃薯叶片生理指标测定于马铃薯发棵期，从上往下取植株第3片展开叶，测定各处理叶片的叶绿素、可溶性糖及可定性蛋白含量。其中，叶绿素含量采用叶绿素测定仪SPAD-502测定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定，可溶性蛋白含量采用二喹啉甲酸法（BCA）法测定（李合生，1999；樊明寿等，2014）。

1.3.5马铃薯块茎品质测定于马铃薯成熟期，取各处理大小均匀、无病虫害的块茎进行品质测定，其中，干物质含量采用烘干法测定，淀粉含量采用酸水解法测定，还原糖含量采用3，5-二硝基水杨酸法测定，维生素C含量采用2，6-二氯酚靛酚法测定（李合生，1999；孔祥生和易现峰，2008）。

1.4统计分析

试验数据采用Excel 2007进行处理，利用SPSS17.0进行统计分析。

2结果与分析

2.1不同栽培模式对马铃薯土壤物理性状的影响

2.1.1对土壤水含量的影响

由表1可知，在马铃薯苗期、发棵期和结薯期的不同生长过程中，各处理下不同土层的土壤水含量均表现为处理A>处理B>处理C。随着土层深度的增加，苗期时处理A和处理C的土壤水含量均表现为下降趋势，处理B的土壤水含量先升高后降低；发棵期时各处理整体上表现为升高趋势，结薯期时的变化无一定规律性。

2.1.2对土壤容重、孔隙度和三相比的影响由表2可知，不同处理的土壤容重表现为处理C>处理B>处理A，土壤孔隙度则表现为处理A>处理B>处理C。从土壤三相比来看，处理A和处理B的固相比例均低于处理C，其中以处理A的固相比例最低，与处理C差异极显著（P<0.01，下同）；3个处理的液相比例均无显著差异（P>0.05，下同）；气相比例则表现为处理A最高，处理B次之，处理C最低。

2.2不同栽培模式对土壤主要养分指标的影响

2.2.1土壤有机质含量由表3可知，在马铃薯苗期、发棵期和结薯期，不同处理的土壤有机质含量均表现为处理B>处理A>处理C。其中，苗期各处理问差异均达显著水平（P<0.05，下同）；发棵期处理B和处理A差异不显著，但二者显著高于处理C；结薯期处理B与处理C差异达显著水平，处理A与处理B和处理C差异均不显著。

2.2.2土壤碱解氮含量由表3可知，不同处理的土壤碱解氮含量均随马铃薯生育进程的延长呈先降低后升高的变化趋势。其中，苗期和发棵期的土壤碱解氮含量排序为处理A>处理B>处理C，苗期3个处理问差异显著，发棵期3个处理问差异极显著；结薯期处理A与处理B的土壤碱解氮含量无显著差异，但二者极显著高于处理C。

2.2.3土壤速效磷和速效钾含量

由表3可知，在马铃薯苗期，土壤速效磷和速效钾含量排序为处理B>处理A>处理C，各处理间差异达极显著水平；在发棵期和结薯期，土壤速效磷和速效钾含量均排序为处理A>处理B>处理C，其中处NA和C的差异均达极显著水平。

2.3不同栽培模式对马铃薯农艺性状、产量及其构成因素的影响

由表4可知，不同栽培模式的马铃薯株高、茎粗和主茎数均无显著差异。从产量构成因素来看，处理A的单株块茎数最多，显著高于处理B和处理C，后二者间无显著差异；单株块茎质量和大薯质量以处理A最高，处理C最低，且各处理间差异均达极显著水平；单薯质量表现为处理B>处理A>处理C，小薯质量、单株青头薯数和青头薯质量均以处理C最高，处理A最低，且3个处理差异极显著。从产量和商品薯率来看，均以处NA的表现较优，处理B次之，处理C最低，处理A的商品薯率和产量分别较处理C极显著提高11.26%和26.67%。

2.4不同栽培模式对马铃薯叶片生理指标及块茎品质的影响

由表5可知，在植株生理指标方面，不同栽培模式对马铃薯叶片的可溶性蛋白含量影响显著，以处理A的可溶性蛋白含量最高，分别比处理B和处理c高10.72%和9.60%，差异达极显著水平。在块茎品质方面，不同栽培模式对块茎维生素C含量的影响明显，表现为处理A>处理B>处理C，且处理A与处理C间的差异达极显著水平。不同栽培模式对叶片叶绿素和可溶性糖含量及块茎干物质、淀粉和还原糖含量的影响均不显著，但整体上以处理A的各指标表现较优。

3讨论

已有研究发现，地膜覆盖能改善耕作层土壤的温度状况、活化土壤养分、促进土壤微生物繁殖、抑制土壤表层水分蒸发，提高土壤水含量和养分利用率，促进植株生长，进而提高农作物的产量和品质（刘传和等，2010）；稻草经还田或直接埋土处理，可降低土壤容重、提高土壤孔隙度和土壤团粒结构，起到疏松土质和改善土壤通气状况的作用（吴海勇等，2012）。本研究结果表明，黑膜覆盖和稻草覆盖栽培模式均能提高土壤的水含量和孔隙度，降低土壤容重和固相比例，与何铁光等（2007）、薛俊武等（2014）的研究结果一致，即覆盖稻草或覆膜处理有利于保持土壤水分、降低土壤容重。说明覆盖栽培模式能提高土壤孔隙度，增加土壤通透性、改善土壤团粒结构，进而使土壤变得疏松多孔，有利于马铃薯块茎的生长，同时增加土壤保水性，可促进冬季气候条件下马铃薯的生长发育。

前人关于覆盖栽培对耕作层营养成分影响的报道较多。何铁光等（2007）研究发现，覆盖稻草可提高果园土壤的有机质、全氮、速效磷和速效钾含量。彭志红等（2009）研究认为，稻草还田有助于提高土壤中的有机质、碱解氮、有效磷和速效钾等主要养分含量。本研究结果表明，3种不同栽培模式的土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量在马铃薯不同生长期的变化略有不同，稻草覆盖和地膜覆盖栽培方式的土壤营养成分含量均比常规种植高，其中，稻草覆盖可提高土壤的有机质、碱解氮和速效磷含量，地膜覆盖的土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量也有所增加，与吴传万等（2015）和潘雅文等（2016）的研究结果一致。这可能是稻草覆盖栽培模式下，随着稻草的溶解，其有机质、水溶性成分、纤维素和半纤维素能促进土壤微生物的活动，进而提高土壤养分含量；覆盖栽培模式因具备覆盖物隔层保护，能够改善土壤结构，保持土壤温湿度环境，有利于提高土壤化学成分含量。

产量、商品薯率和品质是马铃薯生产的最终目标，是衡量不同栽培模式优异的重要依据（邓兰生，2011）。由于不同栽培模式具有不同的作物生长环境，植株生长发育过程也有差异，进而影响后期的产量、商品率及经济效益。本研究结果表明，不同栽培模式对马铃薯的株高、莖粗和主茎数无显著影响，但与常规栽培模式相比，黑膜覆盖模式能显著增加马铃薯的单株块茎数、提高单株块茎质量和大薯质量，降低青头薯质量，从而提高马铃薯的产量和商品薯率；稻草覆盖模式也能增加马铃薯的单株块茎数、单株块茎质量和大薯质量，产量和高品薯率增加效果稍次于黑膜覆盖模式，与于健龙等（2014）的研究结果一致。本研究对叶片生理指标与块茎品质成分进行分析发现，黑膜覆盖模式的马铃薯叶片可溶性蛋白含量和块茎维生素C含量显著高于其他模式；不同栽培模式对叶片叶绿素和可溶性糖含量及块茎干物质、淀粉和还原糖含量的影响均不显著，但整体以黑膜覆盖模式的各指标表现较优，稻草覆盖模式次之，常规栽培模式较差，与张招娟等（2009）、吕巨智等（2010）的研究结果相似。说明覆盖栽培在一定程度上提高了马铃薯的产量、商品率和经济效益，且对块茎的品质影响不明显，其中以黑膜覆盖模式的效果较佳。

4结论

本研究结果表明，与常规栽培模式相比，黑膜覆盖与稻草覆盖栽培模式在改善土壤理化性状及提高马铃薯产量和品质方面效果明显，其中以黑膜覆盖栽培模式的效果较优，且该方式操作简单、省工、费用低，适合在广西冬种马铃薯生产中推广应用。